石墨烯层间摩擦的面内局部应变调控

• 作者: 张红卫 刘帅磊 张苹
• 来源期刊: 表面技术
• 关键词: 石墨烯 层间摩擦 侧向力 局部应变 分子动力学
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 摩擦磨损与润滑|Friction, Wear and Lubrication
• 页码范围: 270-275,307
• 页数: 7页
• 分类号: TH117|O343.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.03.028

摘要

目的 揭示面内应变对石墨烯层间摩擦行为的影响.方法 利用分子动力学模拟方法,基于支撑的石墨烯基底与单层六边形石墨烯滑片接触模型,重点考察滑片在加载面内局部拉伸应变的基底表面的滑动摩擦过程.着重分析滑片所受侧向力(即瞬时摩擦力)随滑动距离的变化规律,计算滑片分别与基底的加载应变区和非应变区的层间作用,通过计算层间作用势能、接触原子数、能量耗散等,直观揭示应变对摩擦的影响机制.结果 当滑片在基底的局部应变加载区域滑动接触时,由于滑片与基底界面公度性和层间势能降低,接触原子数减少,导致滑片所受侧向力的振幅比其在基底的非应变区滑动时明显降低.具体来讲,当应变由0增加至10％,处于应变区的滑片所受侧向力由1.33 nN减小至0.86 nN,降幅达35％.通过计算加载均匀应变的基底与滑片层间的摩擦力,表明摩擦力随应变的增加而逐渐减小,且载荷越高、滑片尺寸越大时,摩擦力降幅越明显.结论 局部应变可以有效调控摩擦的分布规律,降低石墨烯层间摩擦力大小.